摘要:在新形勢(shì)下要保證電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性與可靠性運(yùn)行，必須要做好變電站一次設(shè)備的在線監(jiān)測(cè)工作，在智能化變電站不斷發(fā)展的今天，各種一次設(shè)備的健康狀況以及運(yùn)行狀態(tài)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全性有直接的影響，通過在線監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)對(duì)一次設(shè)備各種運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)管理與分析提高電網(wǎng)運(yùn)行的安全性與可靠性，為電力企業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步打下良好的基礎(chǔ)。

引言

電力工業(yè)將來的發(fā)展方向是智能電網(wǎng)，在智能電網(wǎng)規(guī)劃的推動(dòng)下，智能變電站將成為新建變電站的主流。根據(jù)智能變電站技術(shù)導(dǎo)則，智能變電站是采用先進(jìn)、可靠、集成、低碳、環(huán)保的智能設(shè)備，以全站信息數(shù)字化、通信平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化、信息共享標(biāo)準(zhǔn)化為基本要求，自動(dòng)完成信息采集、測(cè)量、控制、保護(hù)、計(jì)量和監(jiān)測(cè)等基本功能，并根據(jù)需要支持電網(wǎng)實(shí)時(shí)自動(dòng)控制、智能調(diào)節(jié)、在線分析決策、協(xié)同互動(dòng)等高級(jí)功能的變電站。這就對(duì)原有變電站狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提出了更高的要求，需要更加可靠、高效的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)智能變電站設(shè)備在線監(jiān)測(cè)。

1.在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

按照國(guó)家電網(wǎng)公司所發(fā)布的智能化和在線監(jiān)測(cè)規(guī)范要求，目前智能變電站在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)按照裝置(IED)分為4層包括站端監(jiān)測(cè)單元、主IED、子IED和傳感器(或監(jiān)測(cè)裝置)。站端監(jiān)測(cè)單元是全站的后臺(tái)負(fù)責(zé)變電站的監(jiān)視和管理:主IED按監(jiān)測(cè)設(shè)備類型配置，子IED負(fù)責(zé)部分監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集及轉(zhuǎn)發(fā);或與傳感器一體的監(jiān)測(cè)裝置，直接與被檢測(cè)一次設(shè)備連接。

2.智能變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作過程

狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作過程是，各類傳感器對(duì)不同電力功能的元件的狀態(tài)信息進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，并點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)采集單元，通常在變電站的監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)會(huì)安裝有現(xiàn)場(chǎng)采集單元，通過現(xiàn)場(chǎng)總線來實(shí)現(xiàn)和監(jiān)測(cè)中心服務(wù)器的自動(dòng)化與實(shí)時(shí)的通信，并把相關(guān)狀態(tài)參數(shù)上傳到系統(tǒng)中。其中監(jiān)測(cè)中心對(duì)各個(gè)監(jiān)測(cè)單元進(jìn)行有效的管理與控制，同時(shí)還負(fù)責(zé)各種狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集以及存儲(chǔ)工作以此來對(duì)站內(nèi)的各個(gè)電力功能元件運(yùn)行狀態(tài)實(shí)施必要的診斷以及分析還要和相關(guān)的數(shù)據(jù)實(shí)施融合，從而建立起運(yùn)行和檢修管理的數(shù)據(jù)庫(kù)，通過IEC61850協(xié)議來實(shí)現(xiàn)和監(jiān)控后臺(tái)的通信，然后給運(yùn)行工作熱暖提供各個(gè)電力功能元件的狀態(tài)信息以及對(duì)可能出現(xiàn)的各種故障進(jìn)行預(yù)警。對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行整合之后，全站的狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)際上就是一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)，該數(shù)據(jù)庫(kù)可以反映出全局的狀態(tài)信息，同樣也是一個(gè)設(shè)備的狀態(tài)信號(hào)的發(fā)布平臺(tái)，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)設(shè)備運(yùn)行、檢修維護(hù)以及故障診斷等的咨詢與管理。這不僅可以綜合化平臺(tái)上的各種數(shù)據(jù)得到充分的利用，同時(shí)還可以為變電站提供自動(dòng)化的系統(tǒng)，其中自動(dòng)化的系統(tǒng)報(bào)表不但包括保護(hù)動(dòng)作與開關(guān)開合之類，同時(shí)還包括電力設(shè)備的各種狀態(tài)信息，可以為變電站的各種設(shè)備的實(shí)時(shí)狀態(tài)預(yù)警分析工作提供有效的支撐。

3.在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

3.1容性設(shè)備絕緣、氧化鋅避雷器在線監(jiān)測(cè)

容性設(shè)備絕緣在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過監(jiān)測(cè)110kV及以上變電站內(nèi)電氣一次設(shè)備(如電流互感器、電壓互感器、變壓器套管、變壓器鐵芯、耦合電容器及CVT等高壓設(shè)備)的末屏泄漏電流，經(jīng)分析計(jì)算后得到設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)下的等值電容及其變化率、介質(zhì)損耗。

系統(tǒng)分兩個(gè)部分，即由傳感器和監(jiān)測(cè)終端構(gòu)成數(shù)據(jù)采集、測(cè)量和計(jì)算單元。任一個(gè)監(jiān)測(cè)終端出現(xiàn)問題都不會(huì)影響其它終端的運(yùn)行然后終端將數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器進(jìn)行分析處理保存，最后接入MIS網(wǎng)。

氧化鋅避雷器在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通過利用基波法測(cè)量110kV及以上變電站內(nèi)氧化鋅避雷器的泄漏電流和阻性電流來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)避雷器的工作狀況。基波法是采用數(shù)字濾波技術(shù)及模擬濾波技術(shù)從采集到的避雷器末屏泄漏總電流中找出阻性電流的基波部分，并根據(jù)阻性電流來判斷避雷器的絕緣狀況。該方法可以有效地抑制電網(wǎng)的諧波干擾，真實(shí)反應(yīng)實(shí)際情況。

開斷故障電流和開斷負(fù)荷電流監(jiān)測(cè)

3.2斷路器動(dòng)作特性在線監(jiān)測(cè)

斷路器動(dòng)作特性在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用專用的霍爾電流互感器采集斷路器的分、合閘線圈、儲(chǔ)能電機(jī)等運(yùn)行過程中的波形和數(shù)據(jù)以及綜合電流互感器二次傳感采集的電流波形、數(shù)據(jù)，通過斷路器在線監(jiān)測(cè)終端將采集數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合計(jì)算、分析，通過RS485總線遠(yuǎn)傳進(jìn)入后臺(tái)狀態(tài)監(jiān)測(cè)軟件用戶可以方便地查勘監(jiān)測(cè)軟件監(jiān)測(cè)的分、合線圈的動(dòng)作波形、儲(chǔ)能電機(jī)的工作狀態(tài)以及軟件對(duì)斷路器工作工況的評(píng)估和分析結(jié)果。

（1）斷路器動(dòng)作時(shí)間、速度監(jiān)測(cè)

斷路器分、合線圈是控制斷路器動(dòng)作的關(guān)鍵元件，應(yīng)用霍爾電流互感器可方便地監(jiān)測(cè)多種信息的分、合閘電流波形。從而分析斷路器分合閘的動(dòng)作時(shí)間，通過預(yù)知的斷路器行程從而計(jì)算斷路器分、合閘速度。

（2）儲(chǔ)能電機(jī)工作工況監(jiān)測(cè)

儲(chǔ)能電機(jī)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)主要包括儲(chǔ)能電機(jī)的日儲(chǔ)能次數(shù)、單次儲(chǔ)能時(shí)間長(zhǎng)短。如果儲(chǔ)能周期縮短，單次儲(chǔ)能時(shí)間變長(zhǎng)，則說明儲(chǔ)能系統(tǒng)已出現(xiàn)了問題，如油路或氣路發(fā)生泄露、儲(chǔ)能電機(jī)出力不夠、管道不暢等。如油泵打壓頻度增加或彈簧儲(chǔ)能不到位等來預(yù)告儲(chǔ)能系統(tǒng)液壓油不清潔、閥口密封破壞及泵系統(tǒng)異常、彈簧機(jī)構(gòu)狀態(tài)異常等故障。

（3）開斷故障電流和開斷負(fù)荷電流監(jiān)測(cè)

開斷故障電流和開斷負(fù)荷電流的監(jiān)測(cè)通過監(jiān)測(cè)一次電流的暫態(tài)數(shù)值和波形分析得出，開斷次數(shù)利用監(jiān)測(cè)單元的計(jì)數(shù)器記錄得出。

3.3無線測(cè)溫系統(tǒng)

無線測(cè)溫系統(tǒng)是專門用于高電磁干擾環(huán)境中可靠工作的無線測(cè)溫產(chǎn)品。系統(tǒng)由無線溫度傳感器和無線接收基站構(gòu)成，基于Zigbee技術(shù)，符合IEEE802.12.4通信標(biāo)準(zhǔn)，能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化的溫度度測(cè)量。系統(tǒng)支持無線傳感器數(shù)量多，且具有較強(qiáng)的抗干擾能力，特別適用于高壓母線及開關(guān)的運(yùn)行溫度監(jiān)測(cè)，可以實(shí)現(xiàn)非接觸溫度測(cè)量。

3.4變壓器在線監(jiān)測(cè)

變壓器在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括:油色譜在線監(jiān)測(cè)、本體及套管介損、局放、瓦斯氣體、壓力釋放、油流繼電器、油位、變壓器溫度在線監(jiān)測(cè)、接頭溫度紅外監(jiān)測(cè)等。其中，變壓器油色譜氣體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用用色譜分析原理，將傳感器輸出轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA電信號(hào)傳輸?shù)綘顟B(tài)監(jiān)測(cè)服務(wù)器。

3.5SF6氣體密度及微水在線監(jiān)測(cè)

SF6氣體密度及微水在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)斷路器或GIS設(shè)備內(nèi)部的SF6氣體的微水、密度、溫度及其變化趨勢(shì)。當(dāng)SF6氣體有關(guān)指標(biāo)出現(xiàn)變化時(shí)，可以給出其變化曲線;當(dāng)有關(guān)指標(biāo)達(dá)到報(bào)警狀態(tài)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)報(bào)警裝置。系統(tǒng)的每個(gè)監(jiān)測(cè)單元均配置RS485通訊接口，實(shí)現(xiàn)將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳至變電站或上級(jí)監(jiān)控中心功能。

結(jié)語

智能變電站一次設(shè)備在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以對(duì)避雷器、GIS以及變壓器等各種變電設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)的在線監(jiān)測(cè)，該系統(tǒng)產(chǎn)品在原有的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、測(cè)量方式以及測(cè)量原理的基礎(chǔ)上做出了很大的改進(jìn)，運(yùn)用分層分布式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及模塊化設(shè)計(jì)和總線控制技術(shù)原理，使該系統(tǒng)測(cè)量的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性以及抗干擾性能等均得到了較大的提升，極大地滿足了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)用要求，對(duì)于所采集的各種數(shù)據(jù)信息還可以通過專家診斷系統(tǒng)實(shí)施科學(xué)的診斷與分析。

參考文獻(xiàn):

[1]鄭開琦.新一代智能變電站一次設(shè)備模塊化設(shè)計(jì)研究[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2015，28(22):114-116

[2]梅德冬，黃國(guó)方，孫軍陵.智能變電站二次設(shè)備自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].智能配電系統(tǒng)，2011(2011):43-46

[3]于超.智能變電站一次設(shè)備智能化技術(shù)研究[J].自然科學(xué):文摘版，2015(9):00039-00039

作者簡(jiǎn)介:

申惠琪(1989.03.20)，女，河南，漢族，學(xué)歷:碩士研究生，職稱:工程師，研究方向:變電一次評(píng)審技術(shù)，單位:國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院。

陳鵬(1987.08.19)，男，河北，漢族，學(xué)歷:碩士研究生，職稱:工程師，研究方向:電力項(xiàng)目工程管理，單位:國(guó)網(wǎng)冀北電力有限公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院。